Mi az a feszültségesés? Hogyan kell elképzelni?

A locsolócsőben a kevesebb _mennyiségű_ víz az áramerősség.

Ami a kevesebb mennyiéget okozza, az a lecsökkent nyomás, a locsolócsöves hasonlatnál a víznyomást tekinthetjük a feszültségnek.

Minden vezetéknek van valamekkora ellenállása.

Ha Ohm törvényét már tanultátok, akkor tudod, hogy az ellenálláson átfolyó áram szorozva az ellenállás értékével megadja az ellenálláson eső feszültség értékét.

Amin áram folyik, és van ellenállása, azon keletkezik feszültségesés. Nehéz elképzelni, de összességében az elektromos rendszerben a hosszú távú szállítás során a feszültségesések (és transzformátor-veszteségek, stb) miatt veszendőbe menő teljesítmény összemérhető a fogyasztók által elhasznált teljesítménnyel.

Megpróbálom másképp:

Képzelj el egy egyszerű áramkört. Egy autó fényszóróizzóját, és a hozzá tartozó vezetékeket.

Az izzó 65 wattos. A teljesítményt elosztva a feszültséggel, megkapod az áramerősséget.

65W / 12V = 5,42A

Ha a feszültséget elosztod az áramerősséggel, megkapod az izzó ellenállását üzemmeleg, azaz fehérizzás állapotú izzószál esetén. Hidegen, multiméterrel ennek a töredékét fogod csak mérni.

Szóval 12V / 5,42A = 2,21 ohm

Az izzóhoz menő vezetékek ellenállása (hasraütéses érték) 0,05 ohm. 0,05 ohm x 5,42A = 0,27 V

Mivel két szál vezetékünk van, egyiken az áramforrás egyik sarkától jön az áram, a másikon az izzótól folyik tovább az áramforrás másik sarkához, számolhatunk ennek a feszültségnek a kétszeresével, ami 0,54V. Ez a vezetékeken a feszültségesés, ebből nem lesz hasznos teljesítmény.

Most viszont számolhatunk újra áramot, mert a vezetékek ellenállása miatt kisebb lesz az áram:

2,21 ohm + 0,05 ohm + 0,05 ohm = 2,31 ohm

12V / 2,31 ohm = 5,19 A

Izzónk teljesítménye így már kevesebb lesz, az izzón eső feszültség: 2,21 ohm x 5,19 A = 11,46 V lesz (fizikához értőket kérem tekintsenek el attól, hogy a kisebb teljesítmény miatt az izzószál hőfoka is alacsonyabb lesz, ezzel együtt az ellenállása is...)

5,19 A x 11,46V = 59,5W lesz az izzó teljesítménye.

Csak azért majdenm 10%-al kevesebb a hasznos teljesítmény, mert a vezetékeken keletkezett összesen 0,54 V feszültségesés.

(kerekítéseknélúgy "csaltam" hogy az izzó és a vezetékek feszültségének összege 12 V legyen)

Igen, a vezeték elmelegíti. Ezt normál esetben nem venni észre, de szélsőséges esetekben már igen: például egy kábeldobos hosszabbítóról hegesztenek ívhegesztő trafóval, és a felesleges vezetéket nem tekerik le, hanem rajtahagyják a dobon... negyed óra alatttűzforró tud lenni.

A háztartási gépek esetében pedig úgy van ahogy írtad, a terheléstől függ a vezetéken eső feszültség nagysága. Nem kell nagy értékre gondolni, ha jól van méretezve.

A réz vezeték ellenállása 0,0178 ohm*mm2/m, magyarul az 1 méter hosszúságú 1 négyzetmilliméter keresztmetszetű vezeték ellenállása 0,0178 ohm.

Ha 2,5mm2-es kábellel van vezetékezve a lakás, és a villanyórától a mikró 10 méterre van, akkor a vezetékhossz 20 méter, számoljunk:

20 x 0,0178 / 2,5 =0,1424 ohm

Ha 1000 wattos a mikród, akkor 4,35A az áramfelvétele.

4,35A x 0,1424ohm = 0,62V

Elenyésző a feszültségesés a vezetéken, A 230 voltos feszültség 0,27%-a esik a vezetéken.

Ugyanakkor, ha ezt tovább gondolod, épület, utcahossz méretekben, el tudod képzelni mekkora nagyságrendű lehet az áram szállítási vesztesége.

Ezért szállítják nagy távolságra nagy feszültségen, kisebb áramerősséggel ugyanazt a teljesítményt.

10 kW 230 volton 43,5A áramerősséget jelent. 120 kV feszültségű elosztóhálózati feszültségen ekkora teljesítmény átviteléhez 0,083A azaz 83 mA szükséges.

Sokan nem tudják elképzelni ezt a kifejezést hogy a feszültség esik. Én mindig úgy próbálom elmagyarázni, hogy képzelj el egy elemet, sorba rákötve 2 ellenállást. Az elem 9 volt. A két ellenállás 10-10 ohm. Az elem - vége a 0 volt. + vége a 9 volt. Az első ellenállás + vége a 0-hoz képest 9 volton van. Mire az első végéhez/második elejéhez ér az áram, a 0-hoz képest a feszültség különbség már csak 4,5 volt. És mire a 2. ellenállás végéhez ér az áram, a feszültség már 0 volt. Tehát mire a két ellenállás kötéséhez ért az áram az elemből, a feszültség különbség 9 voltról 4,5 voltra esett/csökkent. A feszültség esés két pont közötti feszültség különbséget jelöli, hogy az adott 2 pólus két lába között a 0-hoz képest mekkora a feszültség. És ezen két pont közötti fesz. különbség értékével egyenlő az a feszültség, ami a fogyasztón esett.

Elég konyha nyelven írtam, de aki nem látja át elsőre, annak szájába kell rágni. :)